Расчет и конструирование систем канализации с невентилируемыми стояками

Стояки небольшой высоты, не имеющие вытяжной части, т. е. не сообщающиеся с атмосферой, могут найти широкое применение в малоэтажных зданиях сельских населенных мест, в стилобатах, в спортивных сооружениях, бытовых помещениях, расположенных на первых этажах промышленных предприятий, и т. д.

Пропускная способность невентилируемых канализационных стояков исследовалась нами на малом гидравлическом стенде и в натурных условиях. В последнем случае проводились как экспресс-испытания, так и длительные круглосуточные испытания в течение 4—6 недель. Разрежения при этом фиксировались с помощью тягонапоромеров с лентопротяжным механизмом, со шкалой от +25 до —80 мм вод. ст.

Стендовые испытания восьми систем канализации с вентилируемыми стояками диаметром 45 и 100 мм позволили получить зависимость разрежений от расхода жидкости и условий ее входа в стояк, а также от диаметра и высоты стояка (рис. 19). Анализ приведенных графиков показывает, что невентилируемый канализационный стояк диаметром 100 мм и высотой 4,5 м пропускает расход жидкости, равный 2,5—2,8 л/с. Такой расход может быть получен, если на расчетном участке установлено более чем 50 санитарно-технических приборов. В то же время стояк высотой 4,5 м может быть смонтирован в здании не выше двух этажей. При этом в жилом здании к стояку может быть присоединено не более четырех квартир, т. е. не более 16 приборов. Следовательно, невентилируемый стояк диаметром 100 мм может вполне надежно работать в двухэтажных жилых домах.

Обработка результатов стендовых исследований позволяет построить зависимость величины разрежений, мм вод. ст., от скорости движения водовоздушной смеси. Зависимость представлена графиком (рис. 20) и имеет вид

где v_см — скорость водовоздушной смеси, м/с:

здесь Q_в — эжектирующая способность воды, м³/с, определяемая по формуле (30); q_ж — расчетный расход сточной жидкости, м³/с; ? — площадь живого сечения, м², канализационного невентилируемого стояка.

Для облегчения расчетов по формулам (30) и (37) канд. техн. наук Л. А. Шопенским построены номограммы, приведенные на рис. 21 и 22. Искомый результат при пользовании номограммой (рис. 21) достигается тремя наложениями линейки: сначала прямой линией соединяются точки, соответствующие расчетному расходу сточной жидкости и диаметру поэтажного отвода, присоединенного к стояку под тем или иным углом; точка пересечения этой прямой линии с «немой» шкалой А соединяется затем с точкой, соответствующей диаметру сточного стояка. Полученная при этом прямая линия пересекает шкалу d_отв; точка пересечения соединяется затем с точкой, соответствующей значению рабочей высоты стояка. Точка пересечения этой линии со шкалой Q_в дает искомое значение величины эжектирующей способности жидкости.

Для определения величины ?р необходимо полученное значение Q_в, м³/с, сложить с величиной расхода жидкости q_ж и разделить на площадь живого сечения стояка. Полученное значение скорости v_см дает возможность по номограмме (рис. 22) найти величину ?р.

В табл. 10 приведены данные по допустимым расхода% сточной жидкости, необходимые при конструировании надземной части системы канализации зданий и сооружений с невентилируемым стояком.

Следует указать, что данные табл. 10 рассчитаны применительно к гидравлическим затворам высотой 60 мм. Если минимальная высота гидравлических затворов, присоединенных к невентилируемому стояку, равна 50 мм, приведенные в таблице величины расходов следует уменьшить на 20%, если 70 мм — увеличить на 20%.

Анализ показывает, что пропускная способность невентилируемых стояков с ростом их рабочей высоты уменьшается вплоть до значения этой высоты, равной 90 диаметрам стояка. При этом значении высоты стояка его пропускная способность становится минимальной и не изменяется при дальнейшем увеличении высоты стояка. Указанное позволяет применять невентилируемые канализационные стояки в многоэтажных зданиях для отведения стоков от отдельных санитарно-технических приборов, установленных в верхних этажах, при условии, что величина расхода жидкости в этом случае не превышает табличных значений, соответствующих рабочей высоте, равной 90 диаметрам стояка данного диаметра. Очевидно, что установка отдельных санитарно-технических приборов на верхних этажах редко встречается в практике строительства. Следовательно, системы канализации с невентилируемыми стояками могут применяться в основном для малоэтажных зданий, а также при небольшой рабочей, высоте канализационного стояка.

Конструкция системы с невентилируемым стояком представлена на рис. 23. Невентилируемый стояк заканчивается прочисткой в направленном вверх раструбе фасонной части, с помощью которой к стояку присоединяются санитарно-технические приборы, установленные на самой высокой отметке в здании. На невентилируемом стояке небольшой высоты можно не устанавливать ревизии.

Системы с иевентилируемыми канализационными стояками значительно экономичнее традиционных. Достаточно сказать, что каждый невентилируемый стояк короче стояка с вытяжной частью минимум на 4—5 м. В практике строительства известны случаи, когда длина вытяжной части канализационных стояков в стилобатах высотных зданий составляет 50—60 м, в то время как применение невентилируемых стояков в этих зданиях позволило бы избежать совершенно неоправданных затрат материалов. Кроме того, отказ от вытяжной части стояков улучшает эстетический вид и техническое состояние кровли зданий.

Результаты лабораторных исследований невентилируемых канализационных стояков многократно проверены нами на ряде натурных объектов в режиме эксплуатации. Для примера приведем данные, полученные при длительных испытаниях невентилируемых стояков на двух объектах.

Объект № 1. Москва, Даев пер., д. 7. Квартира расположена на втором этаже двухэтажного дома. Исследования проводились с 30 апреля по 1.0 мая 1971 г. Система канализации включает два канализационных стояка: один диаметром 50 мм, отводящий стоки от раковины, которая присоединена к стояку с помощью отводного трубопровода диаметром 50 мм под углом 45°; второй — диаметром 100 мм, отводящий сточную жидкость от унитаза с высокорасполагаемым смывным бачком емкостью 7—8 л. Рабочая высота стояков около 5 м. На время испытаний вытяжные части стояков были заглушены.

В результате испытаний установлено, что при опорожнении заполненной раковины средний расход сточной жидкости составил около 1 л/с, а разрежения — превысили 80 мм вод. ст.

При высоте гидравлического затвора раковины 70 мм возникающие разрежения превышают допустимую величину и устройство невентилируемого стояка в данном случае рекомендовать нельзя.

По формулам (30), (37) и (38) было определено, что Q_в=6,5 л/с, q_см=7,5 л/с, v_см=3,83 м/с и ?р= 100 мм вод. ст.

Следует обратить внимание на то, что для стояка диаметром 50 мм длила начального участка равна 4,5 м, т. е. меньше фактической высоты стояка. Следовательно, при расчетах по формуле (30) множитель ?90D_ст/L не следует учитывать, а при пользовании номограммой, приведенной на рис. 21, линейку следует накладывать на точку шкалы L со значением 4,5 м (а не 5 м).

Объект 2. Москва, Сретенский тупик, д. 3. Квартира расположена на втором этаже двухэтажного дома. Исследования проводились с 14 мая по 28 июня 1971 года. Система канализации включает стояк рабочей высотой около 5 м, диаметром 100 мм, к которому под углом 90° присоединен поэтажный отводной трубопровод диаметром 50 мм, отводящий сточную жидкость от умывальника, раковины н ванны емкостью 180 л. Система канализации эксплуатируется с 5 ч 30 мин утра до 24 ч и позже. Для проведения исследований вытяжная часть стояка выше кровли здания была заглушена.-

Разрежения в процессе эксплуатации не превышали 10 мм вод. ст. Лишь дважды зафиксировано разрежение 22 мм вод. ст. Согласно расчетам по приведенной методике, разрежение такой величины может возникнуть в невентилируемом стояке данной системы канализации при опорожнении полностью заполненной ванны, максимальный расход стоков от которой составляет 1—1,1 л/с. Величина эжектирующей способности при этом равна 20—21 л/с, расход смеси 21—22,1 л/с, скорость ее движения 2,68—2,82 м/с и разрежение 22—29 мм вод. ст.

Длительные исследования систем канализации с нс-вентилируемыми канализационными стояками показали, что их надежность не уступает надежности традиционных систем, разумеется, в том случае, когда конструкция системы обоснована расчетом.,Как и традиционные, системы с невентилируемыми стояками должны быть герметичны при давлении 1 кгс/см² (0,1 МПа) во избежание проникания запахов через неплотности труб и стыковых соединений.

При устройстве систем канализации с невентилируемыми стояками возникает вопрос о вентиляции наружной канализационной сети. Этот вопрос подробно рассматривается в главе V.

Необходимо обратить внимание также на предотвращение испарения воды, заполняющей гидравлические затворы санитарно-технических приборов. Выполненные нами исследования позволили установить, что как в зимнее, так и в летнее время в помещении с температурой 18—20° С при относительной влажности воздуха 50—60% интенсивность испарения воды, заполняющей гидравлический затвор унитаза (максимальное зеркало воды по сравнению с гидравлическими затворами других санитарно-технических приборов), равна 1 мм в сутки. Следует заметить, что испарение воды из гидравлических затворов недопустимо и в традиционных системах канализации.

В 1972 г. трестом Южуралсантехмонтаж (Челябинск) внедрены системы канализации с невентилируемыми стояками в шести двухэтажных жилых домах Челябинской области (свыше 30 невентилируемых стояков); в 1973 г. такие системы внедрены в подтрибунных помещениях стадиона в Кишиневе. Эксплуатация этих систем на указанных объектах подтверждает их высокую надежность.

В Москве, начиная с 1970 г., введено в эксплуатацию несколько сот девятиэтажных жилых зданий по типовому проекту серии 1-515/9МА, разработанной Московским научно-исследовательским институтом типового и экспериментального проектирования (МНИИТЭП). Из-за конструктивных особенностей зданий санитарно-технические приборы в квартирах первых этажей не представилось возможным присоединить к основным канализационным стоякам. Единственным решением явилось устройство невентилируемых стояков для каждой квартиры, расположенной в первом этаже.

В марте 1972 г. нами» совместно с представителями эксплуатирующей организации (ЖЭК № 16 Советского района Москвы) осуществлено обследование 90 таких квартир. Данные ЖЭК № 16, опрос жильцов и результаты испытаний еще раз подтвердили надежность систем канализации с невентилируемыми стояками.

На основе исследований, проведенных ЦНИИЭП инженерного оборудования, изданы в 1973 г. «Рекомендации по расчету и проектированию систем канализации зданий и сооружений с невентилируемыми канализационными стояками». Эти рекомендации включены в СНиП II-30-76 «Внутренний водопровод и канализация зданий. Нормы проектирования».